摘要：近年来，由于陆源污染的加重以及近海环境治理的推进，中国近海海域营养盐浓度发生明显变化，导致浮游植物生物量及群落结构发生改变。作为一种广泛分布且丰度较高的微微型蓝藻，聚球藻在中国近海生态系统中发挥着重要的角色，但其对不同硝酸盐浓度的响应尚待研究。本文分别从渤海和黄海采集聚球藻富集样本，在不同硝酸盐浓度下进行半连续培养，通过测定生长曲线、色素含量、光合生理参数以及碳氮含量，研究聚球藻对硝酸盐浓度的响应特征。当硝酸盐浓度为0.1、1.0、10.0μmol·L–1时，聚球藻培养体系可支持的生物量较小，光能转化效率较低;当硝酸盐浓度为100.0μmol·L–1时，聚球藻细胞生长得到促进，其培养体系可支持的生物量约提高5倍，同时培养体系整体的光能转化效率达到最高，但单位细胞的捕光能力受到抑制，氮和磷的转化率提高。研究表明海洋聚球藻能够适应不同的硝酸盐浓度维持生长，在较高的硝酸盐浓度下，聚球藻生物量显著提高，但释放至胞外的碳氮未出现相应的当量增加。研究结果为营养盐胁迫条件下浮游生态系统的响应提供了原核微藻方面的实验依据。
20世纪80年代以来，由于人类活动以及全球气候变化的影响，中国近海尤其是渤海湾、长江口、珠江口等多个海域出现富营养化现象，浮游生态系统有害藻华频发。近十年来，中国在发展经济的同时，注重环境治理，近海营养盐浓度有所降低，部分海域监测到寡营养化现象的发生，近海营养盐水平波动明显。氮是营养盐中限制浮游植物生长的主要因子，氮源浓度的变化可以导致浮游植物的生物量及群落结构发生改变。由于氮源的不断输入，长江口浮游植物以叶绿素a表征的年平均生物量在20世纪80年代初约为1.5μg·L–1，至2016年已增加到3.0μg·L–1左右。同时长江口浮游植物的种群组成也发生了变化，硅藻的相对丰度逐渐降低，而鞭毛藻的相对丰度呈现逐渐增加的趋势。硝酸盐是海水中的主要氮源，在近海海水中的浓度约为铵态氮的4倍，已有研究表明其浓度变化对浮游藻类具有显著影响。在较高硝酸盐浓度下进行培养，东海原甲藻和三角褐指藻的生物量和生长周期表现出明显差异，释放挥发性卤代烃碘甲烷的能力受到抑制。微小亚历山大藻在高氮磷比条件下能够快速进入指数生长期，较高的硝酸盐浓度可以促进藻毒素在胞内和胞外的累积，使赤潮产生的环境危害增大。目前关于硝酸盐对浮游植物影响的研究大多关注真核生物，硝酸盐对微微型原核藻类的影响尚不明确。
聚球藻(Synechococcus)是一种典型的微微型原核蓝藻，在全球海洋内分布广泛且丰度较高，年生物量达(7.0±0.3)×1026 cells。聚球藻是海洋中重要的初级生产者，对海洋微食物网具有关键支撑作用，根据每小时固碳率进行估计，其年净初级生产力贡献约为8×109 t·C，占海洋净初级生产力的16.7%。聚球藻周转迅速，受水平基因转移影响，其对环境变化的适应能力强，表现出明显的适应性响应特征。通过生态模型的预测发现，当温度升高至30℃时，聚球藻生物量将增加13.9%。随着CO2浓度升高，不同生长期聚球藻的生理响应特征存在差异，指数生长期的聚球藻光合作用能力增强，而稳定期的聚球藻光合作用能力减弱。聚球藻在近海海域的生物地理分布是适应性响应的重要表征，在多个海域的研究发现硝酸盐浓度是影响其分布的重要环境因子。
在中国近海海域，聚球藻是浮游植物的主要种群，丰度范围为102~105 cells·mL–1。作为近海微型浮游动物的主要食物来源，聚球藻在黄海中部的被捕食率高达44.4%~72.4%，其种群变化能够改变底层食物网的生态承载力进而影响生态系统。渤海和黄海地处中国东部陆架海，是西太平洋典型的半封闭大陆边缘海，其营养盐浓度受人类活动的影响较大。为探究硝酸盐浓度变化对聚球藻的影响，本研究从渤黄海采集原位聚球藻进行富集培养，通过硝酸盐浓度控制的室内模拟培养实验，探究不同硝酸盐浓度下聚球藻的生长、光合生理参数和碳氮含量等的变化，旨在阐明不同硝酸盐浓度下聚球藻种群的响应特征，为进一步探讨聚球藻的环境指示作用及生态反馈效应提供科学依据。